3D-Druck in einer neuen Dimension

Hochleistungskunststoffe für bewegte Anwendungen bieten ganz neue Möglichkeiten für die Konstruktion

Die additive Fertigung eröffnet in der Industrie neue Maßstäbe, was die Realisierung von neuen Ideen und die Freiheit in der Konstruktion angeht. Darüber hinaus verkürzen sich die Zeiträume bis zur jeweiligen Produktionsreife drastisch. Um Prototypen und Teile ab Stückzahl eins zu produzieren, entstehen keine hohen Werkzeugkosten mehr. Zudem muss kaum überschüssiges Material abgetragen werden, was das 3D-Drucken in diesem Bereich zu einer kostengünstigen Herstellungsmethode macht. Anbieter wie der motion plastics Spezialist igus zeigen, was schon heute möglich ist.

Es kristallisiert sich heraus, dass die additive Fertigung ein so genannter „Gamechanger“ ist. Schnellere Produktzyklen und kürzere maschinelle Entwicklungszeiten in der Industrie können mit 3D-Druck abgebildet werden. Zwar ist die Materialauswahl bis dato begrenzt, doch nachundnach drängen neue Mitspieler auf den Markt – mit neuen Materialien und verbesserten Druckmethoden. Dazu zählen neben Anbietern, die mit herkömmlichen ABS-Materialien arbeiten, auch hochspezialisierte Anbieter wie igus. Aus Sicht des Kölner motion plastics Spezialist bietet der 3D-Druck mit Tribo-Polymeren viele Vorteile für den Kunden, haben sich doch mit der additiven Fertigung und den Hochleistungskunststoffen zwei moderne  Technologien zusammengefunden, die sich in optimaler Weise ergänzen. Kombiniert garantieren sie eine hohe Freiheit in der Konstruktion bei gleichzeitiger Verschleißfestigkeit der verwendeten Bauteile. Um das zu erreichen, erforscht und entwickelt igus neue 3D-Druck-Werkstoffe für Anwendungen in Bewegung. Das Angebot des Kölner Unternehmens hat sich seit der Vorstellung des ersten Tribo-Filamentes auf der Hannover Messe 2014 kontinuierlich erweitert.

Tribo-Filamente und Tribo-SLS-Pulver für hohe Verschleißfestigkeit

Mit den inzwischen sechs Tribo-Filamenten im Programm können nicht nur Gleitlager oder komplexere Baumformen hergestellt, sondern auch direkt in industriellen Anwendungen betrieben werden. Darüber hinaus hat igus Ende des letzten Jahres das erste Tribo-SLS-Pulver für das selektive Lasersintern vorgestellt. „Das Lasersintern ist im 3D-Druck bekannt für eine viel höhere Präzision im Vergleich zum FDM-Verfahren“, erklärt Tom Krause, verantwortlicher Produktmanager bei igus. „Ein weiterer Vorteil unseres neuen Werkstoffs ist außerdem, dass die Bauteile durch den Druck im SLS-Verfahren eine viel höhere Festigkeit erreichen.“ Beim Lasersintern sind keine Stützstrukturen nötig, da das lose Pulver, das vom eingesetzten Laser nicht aufgeschmolzen wird, als Stützmaterial fungiert. So sind an den Bauteilen weniger Nacharbeiten nötig, die gefertigten Teile können direkt eingesetzt werden.

Tribo-Filament setzt sich gegen ABS-Material durch

Bei der Neuentwicklung von Produkten direkt aus 3D-CAD-Daten lassen sich konstruktive Änderungen sofort umsetzen und die nächste Generation des Prototyps oder Designmusters ohne Werkzeug schnell selbst herstellen.  Ideal, um ein neues Produkt zunächst in der Praxis zu testen, bevor es in großen Stückzahlen spritzgegossen wird. Dass die gedruckten Teile aber längst über das Stadium von reinen Prototypen-Anwendungen hinaus sind, zeigen ausführliche Testreihen im 2.750 qm großen Testlabor. Dort traten igus Tribo-Filamente aus dem iglidur Werkstoff J260 gegen herkömmliche 3D-Druck-Filamente (ABS) sowie Spritzgussteile aus dem gleichen igus-Werkstoff an. Intensiv wurden über mehrere Monate lineare und rotierende Testläufe sowohl auf Wellen aus gehärtetem, geschliffenen Stahl sowie Edelstahl im hauseigenen Testlabor gefahren und ausgewertet. Da die additive Fertigung mit schmier- und wartungsfreien Hochleistungskunststoffen noch ein vergleichsweise junges Feld ist, sahen sich die Materialexperten der igus GmbH einem ergebnisoffenen Experiment gegenüber. Das Ergebnis überraschte. Es zeigte sich, dass die Verschleißfestigkeit der aus dem Tribo-Filament gedruckten Gleitlager im rotierenden wie auch linearen Versuch vergleichbar mit den klassischen Spritzgusskomponenten war, und das sogar auf beiden Wellen. Damit stehen die gedruckten Komponenten den gespritzten Komponenten in puncto Verschleißfestigkeit kaum nach. Zugleich wurde in den Tests erneut deutlich, dass die Reibwerte des Tribo-Filamentes gerade im Vergleich zu herkömmlichen 3D-Druck-Materialien besonders niedrig sind. So kam es bei dem Versuchsaufbau ABS gegen Tribo-Filament im rotierenden Test auf der Edelstahlwelle sogar zum Totalausfall des ABS-Teils, während die Reibverluste beim Tribo-Filament immer noch niedrig waren. Mit diesen realen Versuchen konnten die Tester erneut demonstrieren, wie motion plastics ihre Stärken in der Bewegung ausspielen, auch im 3D-Druck. So ist es möglich, dass gedruckte Teile, wie Gleitlager oder Schneckenräder, direkt eingebaut und industriell genutzt werden können.

Mit dem 3D-Druckservice Bauteile einfach drucken lassen

Doch nicht alle Unternehmen verfügen über eigene 3D-Drucker. Bereits seit einem Jahr bietet der motion plastics-Spezialist igus daher seinen Kunden die Möglichkeit, benötigte Sonderteile aus abriebfesten iglidur-Werkstoffen zu drucken. Dies ist besonders für Prototypen und Kleinserien interessant, wo sich die Herstellung eines Spritzgusswerkzeuges nicht rechnet. Im Februar hat igus sein Angebot erweitert und bietet neben einem größeren Druckerpool mit einem neuen Online-Tool einen noch einfacheren Service zur Bestellung an. Als erstes werden die Daten im STL-Format per ‚Drag and Drop‘ ins Browserfenster gezogen. Im nächsten Schritt können Anwender die gewünschten Abmessungen festlegen und anschließend das gewünschte Material auswählen. „Man sieht hier schon während des Bestellvorgangs den Stückpreis der Teile, der sich an dem Druckvolumen orientiert“, erklärt Tom Krause, zuständiger Produktmanager bei igus. Kunden können zwischen vier verschiedenen Tribo-Filamenten von igus auswählen, die allesamt mindestens 50-mal abriebfester sind als Standard-Filamente für das FDM-Druckverfahren. Versuchsreihen im igus-Testlabor haben außerdem bewiesen, dass die Verschleißfestigkeit von gedruckten Tribo-Teilen vergleichbar ist mit iglidur-Spritzgussteilen oder aus Halbzeugen gefrästen iglidur-Bauteilen. Im letzten Schritt kann die Auswahl bestätigt und alles dem Warenkorb hinzugefügt werden. Dorthin werden Anwender im Anschluss weitergeleitet, um entweder ein formales Angebot anzufordern oder die konfigurierte Ware direkt zu bestellen.Nach der Weiterleitung in den Warenkorb haben Benutzer des 3D-Druckservice die Möglichkeit, einzelnen Positionen ihrer Bestellung Kommentare hinzuzufügen. Hier können Besonderheiten beispielsweise zur mechanischen Nachbearbeitung oder ähnlichem ergänzt werden. Die Dauer beträgt vom Auftragseingang bis zur Auslieferung der fertigen Produkte in der Regel zwei bis drei Werktage, je nach Umfang der Bestellung. Bei komplexen Bauteilen kann die Lieferzeit unter Umständen weitere zwei bis drei Tage betragen.

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Pressekotakt:
Oliver Cyrus, Leiter Presse und Werbung
igus® GmbH, Spicher Str. 1a, 51147 Köln

Die igus GmbH ist ein weltweit führender Hersteller von Energiekettensystemen und Polymer-Gleitlagern. Das familiengeführte Unternehmen mit Sitz in Köln ist in 35 Ländern vertreten und beschäftigt weltweit 2.950 Mitarbeiter. 2015 erwirtschaftete igus mit motion plastics, Kunststoffkomponenten für bewegte Anwendungen, einen Umsatz von 552 Millionen Euro. igus betreibt die größten Testlabore und Fabriken in seiner Branche, um dem Kunden innovative auf ihn zugeschnittene Produkte und Lösungen in kürzester Zeit anzubieten.